JP3913748B2 - いびき検出方法及び検出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、いびきを検出する方法及び装置に関するものである。
睡眠中に発生するいびきを検出することによって、健康状態を診断したり、いびきの発生を抑制したりすることが可能であり、呼吸に伴って人体から発生する振動(圧力変動)に基づいていびきの発生を判定するいびき検出装置や、いびき音に基づいていびきの発生を判定するいびき検出装置(特許文献１参照)が提案されている。
特開平７−１８４９４８号公報
しかしながら、図１３に示す如く、呼吸に伴って人体から発生する振動を測定して得られる圧力データの変動と、いびき音を測定して得られる音データの変動との間の位相関係を調べると、図１３(ａ)の如く圧力データのピークＰ１の発生時刻と音データのピークＰ２の発生時刻が一致する場合と、図１３(ｂ)の如く圧力データのピークＰ１の発生時刻よりも音データのピークＰ２の発生時刻が遅い場合と、図１３(ｃ)の如く圧力データのピークＰ１の発生時刻よりも音データのピークＰ２の発生時刻が早い場合とが存在することが判明した。この原因は、いびき音の大きさは呼吸の流速や気道状態によって変化するのに対して、圧力データの大きさは人体の寝ている姿勢によって変化するためである。従って、音データのピークと圧力データのピークとは必ずしも同期して発生するとは限らない。
従って、圧力データの変動のみに基づいていびき発生の判定を行なういびき検出装置や、音データの変動のみに基づいていびき発生の判定を行なういびき検出装置においては、その検出精度が低く、場合によっていびき以外の原因による振動や音の発生をいびき発生と誤判定する虞があった。
そこで本発明の目的は、従来よりも検出精度の高いいびき検出方法及び装置を提供することである。
本発明に係るいびき検出方法は、呼吸に伴って人体から発生する振動の波形と音響の波形とを検出し、振動波形と音響波形について所定のピーク検索区間のピーク発生時刻を検出し、時間的に連続して得られる振動波形のピーク発生時刻と音響波形のピーク発生時刻との差がピーク検索区間の時間に０．４を乗じた値よりも小さい場合、いびき発生と判定するものである。
また、呼吸に伴って人体から発生する振動の波形と音響の波形とを検出し、振動波形と音響波形について所定のピーク検索区間のピーク発生時刻を検出し、振動波形のピーク発生時刻の間隔と音響波形のピーク発生時刻の間隔との差がピーク検索区間の時間に０．８を乗じた値よりも小さい場合、いびき発生と判定するものである。
また、呼吸に伴って人体から発生する振動の波形と音響の波形とを検出し、振動波形と音響波形について所定のピーク検索区間のピーク発生時刻を検出し、時間的に連続して得られる振動波形のピーク発生時刻と音響波形のピーク発生時刻との差がピーク検索区間の時間に０．４を乗じた値よりも小さく、且つ、振動波形のピーク発生時刻の間隔と音響波形のピーク発生時刻の間隔との差がピーク検索区間の時間に０．８を乗じた値よりも小さい場合いびき発生と判定するものである。
また、本発明に係るいびき検出装置は、呼吸に伴って人体から発生する振動を検出する圧力センサー(２)と、呼吸に伴って人体から発生する音響を検出する音センサー(３)と、両センサー(２)(３)の出力信号に基づいていびきの発生を判定する判定回路とを具え、判定回路は、所定のピーク検索区間の圧力センサー(２)の出力信号に発生する振動のピーク発生時刻と音センサー(３)の出力信号に発生する振動のピーク発生時刻とを検知するピーク検知手段と、ピーク検知手段によって検知される時間的に連続して得られる振動のピーク発生時刻と音響のピーク発生時刻との差がピーク検索区間の時間に０．４を乗じた値よりも小さい場合、いびき発生と判断する判断手段とを具えている。
また、本発明に係るいびき検出装置は、呼吸に伴って人体から発生する振動を検出する圧力センサー(２)と、呼吸に伴って人体から発生する音響を検出する音センサー(３)と、両センサー(２)(３)の出力信号に基づいていびきの発生を判定する判定回路とを具え、判定回路は、所定のピーク検索区間の圧力センサー(２)の出力信号に発生する振動のピーク発生時刻と音センサー(３)の出力信号に発生する振動のピーク発生時刻とを検知するピーク検知手段と、ピーク検知手段によって検知される振動のピーク発生時刻の間隔と音響のピーク発生時刻の間隔との差がピーク検索区間の時間に０．８を乗じた値よりも小さい場合、いびき発生と判断する判断手段とを具えている。
また、本発明に係るいびき検出装置は、呼吸に伴って人体から発生する振動を検出する圧力センサー(２)と、呼吸に伴って人体から発生する音響を検出する音センサー(３)と、両センサー(２)(３)の出力信号に基づいていびきの発生を判定する判定回路とを具え、判定回路は、所定のピーク検索区間の圧力センサー(２)の出力信号に発生する振動のピーク発生時刻と音センサー(３)の出力信号に発生する振動のピーク発生時刻とを検知するピーク検知手段と、ピーク検知手段によって検知される時間的に連続して得られる振動のピーク発生時刻と音響のピーク発生時刻との差がピーク検索区間の時間に０．４を乗じた値よりも小さく、且つ、振動のピーク発生時刻の間隔と音響のピーク発生時刻の間隔との差がピーク検索区間の時間に０．８を乗じた値よりも小さい場合、いびき発生と判断する判断手段とを具えている。
本発明に係るいびき検出方法及び装置においては、呼吸に伴って得られる振動波形と音響波形の２つのデータに基づいて、両波形の同期状態からいびきの発生を判定するので、振動波形或いは音響波形の何れか一方の波形のみに基づいていびきの発生を判定していた従来の方法よりも検出精度が向上する。
本発明に係るいびき検出方法及び装置によれば、従来よりも高い精度でいびきを検出することが出来る。
以下、本発明の実施形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係るいびき検出装置は、図１に示す如く、マット(１)上で睡眠中の人体から呼吸に伴って発生する振動を検出するための圧力センサー(２)と、呼吸に伴って人体から発生する音響を検出する音センサー(３)とを具えている。
圧力センサー(２)は、例えば図３に示す如く、一対のシート状導電部材(22)(22)の間に弾性を有するシート状誘電体(21)を挟み込んで構成され、両導電部材(22)(22)の間の静電容量の変化に基づいて圧力の変化を検知するものである。該圧力センサー(２)は、図２に示す如くマット(１)上に寝た状態の人体の下に敷いて設置される。
圧力センサー(２)としては、歪ゲージを用いたもの、呼気バンド、エアーフローセンサー等、周知の種々の圧力センサーを用いることが出来る。
音センサー(３)は、図２に示す如く、マット(１)上で睡眠中の人体の上方位置に設置される。音センサー(３)としては、コンデンサマイクロホンやダイナミックマイクロホン等、周知の種々の音センサーを用いることが出来る。
マット(１)上で睡眠中の人体の上方位置に設置される。音センサー(３)としては、コンデンサマイクロホンやダイナミックマイクロホン等、周知の種々の音センサーを用いることが出来る。
図１に示す如く、圧力センサー(２)及び音センサー(３)はそれぞれノイズ除去及び信号の特徴抽出のための信号変換回路(４)(５)及び増幅回路(６)(７)を介して、マイクロコンピュータによって構成される判定回路(８)に接続され、該判定回路(８)の判定結果がディスプレイ等の出力装置(９)へ供給される。
上記信号変換回路(４)(５)は、圧力センサー(２)及び音センサー(３)のそれぞれからの出力信号に対して、バンドパスフィルターによる整流処理、及びローパスフィルターによる移動平均処理を施すことにより、上述の如くノイズ除去及び信号の特徴抽出を行なう。
判定回路(８)は、圧力センサー(２)の出力信号に発生する変動のピーク発生時刻と音センサー(３)の出力信号に発生する変動のピーク発生時刻とを検知し、圧力についてのピーク発生時刻と音響についてのピーク発生時刻に基づいていびき発生の有無を判断するものである。
尚、上記判定回路(８)からの出力は、判定結果に応じて人体の姿勢や睡眠状態を制御する場合には、当該制御を実行する制御回路(図示せず)にも供給される。
図４は、判定回路(８)によるいびき判定の手続きを表わしている。先ずステップＳ１にて圧力の変動を検出し、ステップＳ２にてその変動にピークが存在するかどうかを判定する。ピークありと判定されたときはステップＳ３へ移行し、音の変動を検出し、ステップＳ４にてその変動にピークが存在するかどうかを判定する。ピークありと判定されたときはステップＳ５へ移行し、圧力についてのピーク発生時刻と音響についてのピーク発生時刻に基づいていびき発生の有無を判定し、その結果を出力する。その後、ステップＳ６にて、更に次のピークについての判定を継続するかどうかを判断し、継続しないと判断されたとき、一連の手続きを終了する。
図５は、前記ステップＳ２及びステップＳ４におけるピーク判定の具体的な手続きを表わしている。
先ずステップＳ１１にて、前述の圧力センサー若しくは音センサーからセンサデータ(圧力データ若しくは音データ)を取得し、ステップＳ１２では、ピーク検索状態であるかどうかを判断する。未検索の場合はステップＳ１３に移行して、センサデータが第１の閾値よりも大きいかどうかを判断する。ここで小さいと判断された場合はステップＳ１１に戻って同じ判断を繰り返す。そして、センサデータが第１の閾値よりも大きいと判断されたとき、ステップＳ１４にて、センサデータをピーク値として保存し、更にステップＳ１５にてピーク検索状態をピーク検索中へ変更して、ステップＳ１１に戻る。
尚、前記第１の閾値は、第６図に示す如く圧力と音についての計測値の変動波形において、ピークが発生している区間において計測値が増大する過程で通過することとなる適切な値Ｈに設定されている。
これによって図５のステップＳ１２ではピーク検索中であると判断され、ステップＳ１６に移行して、センサデータが第２の閾値よりも小さいかどうかを判断する。ここで大きいと判断された場合はステップＳ１８へ移行して、センサデータとピーク値を比較し、センサデータがピーク値よりも大きいときはステップＳ１９にてセンサデータをピーク値として保存した後、ステップＳ１１へ戻る。センサデータがピーク値よりも小さいときはステップＳ１９を迂回してステップＳ１１へ戻る。
尚、前記第２の閾値は、第６図に示す如く振動又は音についての計測値の変動波形において、ピークが発生している区間において計測値が減少する過程で通過することとなる適切な値Ｌ(Ｌ＜Ｈ)に設定されている。
その後、図５のステップＳ１６にてセンサデータが第２の閾値よりも小さいと判断されたときは、ステップＳ１７へ移行して、ピーク検索状態をピーク未検索へ変更して一連の手続きを終了する。
上記手続きによって、図６の如く１つのピークを含むピーク検索区間Ａにおける計測値の最大値がピーク値として保存される。
図７は、上述のステップＳ５におけるいびき判定の具体的な手続きを表わしている。先ずステップＳ２１にて、時間的に連続する圧力と音についてのピーク発生時刻を取得し、ステップＳ２２では、図８に示す如く２つのピーク発生時刻の差ｄ１が設定値以内であるかどうかを判断する。ここで設置値としては、例えば圧力データ若しくは音データの変動波形のピークの鋭さに応じた適切な値、例えば図６に示すピーク検索区間の４割の値を設定することが可能である。
そして、図７のステップＳ２２にてピーク発生時刻差が設定値以内であればステップＳ２３にていびきありと判定し、ピーク発生時刻差が設定値以内でなければステップＳ２４にていびきなしと判定し、手続きを終了する。
図９は、いびき判定の他の具体的な手続きを表わしている。先ずステップＳ３１にて、時間的に連続する圧力と音についてのピーク発生時刻を取得し、ステップＳ３２では、図１０に示す如く圧力データについてのピーク間隔ｄ２と音データについてのピーク間隔ｄ３とを検出して、両間隔の差が設定値以内であるかどうかを判断する。ここで設置値としては、例えば圧力データ若しくは音データの変動波形のピークの鋭さに応じた適切な値、例えば図６に示すピーク検索区間の０.８倍の値を設定することが可能である。
そして、図９のステップＳ３２にてピーク間隔差が設定値以内であればステップＳ３３にていびきありと判定し、ピーク間隔差が設定値以内でなければステップＳ３４にていびきなしと判定し、手続きを終了する。
図１１は、いびき判定の更に他の具体的な手続きを表わしている。先ずステップＳ４１にて、時間的に連続する圧力と音についてのピーク発生時刻を取得し、ステップＳ４２では、図１２に示す２つのピーク発生時刻の差ｄ１が設定値以内であるかどうかを判断する。
そして、図１１のステップＳ４２にてピーク発生時刻差が設定値以内でないと判断されたときは、ステップＳ４５にていびきなしと判定する。これに対し、ステップＳ４２にてピーク発生時刻差が設定値以内であると判断されたときは、ステップＳ４３に移行して、図１２の如く圧力データについてのピーク間隔ｄ２と音データについてのピーク間隔ｄ３とを検出し、両間隔の差が設定値以内であるかどうかを判断する。
図１１のステップＳ４２にてピーク間隔差が設定値以内であると判断されたときはステップＳ４４にていびきありと判定し、ピーク間隔差が設定値以内でないと判断されたときはステップＳ４５にていびきなしと判定し、手続きを終了する。
上述の本発明に係るいびき検出装置によれば、呼吸に伴って得られる圧力データと音データに基づいて、両波形の同期状態、即ちピーク発生時刻の差、ピーク発生間隔の差、或いはピーク発生時刻の差とピーク発生間隔の差の両方から、いびき発生の有無を判定するので、従来の方法よりも高い精度でいびきを検出することが出来る。
また、本発明に係るその他の実施形態は、図１４を参照して、上述のいびき検出装
置に、さらに睡眠中の人体の頭部を支える枕（１０）を加え、音センサー（３）を当該枕（１０）に取り付ける構成としてもよい。
この場合において、図１５および図１６に示す如く、音センサー（３）を、枕（１０）がマット（１）と接する面と、人体の頭部または頚部が枕（１０）と接する面との間であって概ね人体頭部または頚部の真下付近で、人体の頸部から背部に亘る曲面と枕（１０）とマット（１）の３者によって作り出される隙間に位置するように設置する。
さらにまた、音センサー(３)を、図１７に示す如く、マット（１）の表面または内部であって、人体頭部または頚部の真下付近にあたる箇所であって、人体の頸部から背部に亘る曲面と枕（１０）とマット（１）の３者、あるいは枕（１０）を使用しない場合には、人体の頭部と人体の頸部から背部に亘る曲面とマット（１）の３者により作り出される隙間付近に位置するように設置してもよい。
このように音センサー（３）を枕（１０）やマット（１）の上述の位置に設置することにより、いびき発生源である上気道からの距離が近くなるため、ノイズに邪魔されにくくなり、より精度よく人体から発せられるいびき音を検出することができる。
また、音センサー（３）を人体の頸部から背部に亘る曲面と枕（１０）とマット（１）の３者、あるいは枕（１０）を使用しない場合には、人体の頭部と人体の頸部から背部に亘る曲面とマット（１）の３者により作り出される隙間付近に位置するように設置することにより、音センサー（３）と人体が直接接することが少なくなるため人体に違和感を感じさせず、しかもより精度よくいびき音を検出することができる。
本発明に係るいびき検出装置の構成を示すブロック図である。 圧力センサーと音センサーの配置を説明する図である。 圧力センサーの構成を示す斜視図である。 本発明によるいびき検出手続きを表わすフローチャートである。 ピーク検出手続きを表わすフローチャートである。 ピーク検索区間を示す波形図である。 いびき判定手続きを表わすフローチャートである。 ピーク発生時刻の差を説明する波形図である。 他のいびき判定手続きを表わすフローチャートである。 ピーク発生時刻の間隔を説明する波形図である。 更に他のいびき判定手続きを表わすフローチャートである。 ピーク発生時刻の差と間隔を説明する波形図である。 圧力データと音データの位相のずれを説明する波形図である。 本発明に係るいびき検出装置のその他の構成を示すブロック図である。 音センサーの配置を説明する図である。 音センサーの配置を説明する図である。 音センサーの配置を説明する図である。
符号の説明
(１) マット
(２) 圧力センサー
(３) 音センサー
(４) 信号変換回路
(５) 信号変換回路
(６) 増幅回路
(７) 増幅回路
(８) 判定回路
(９) 出力装置

Claims (6)

  1. 呼吸に伴って人体から発生する振動の波形と音響の波形とを検出し、
    該振動波形と該音響波形について所定のピーク検索区間のピーク発生時刻を検出し、
    時間的に連続して得られる該振動波形のピーク発生時刻と該音響波形のピーク発生時刻との差が該ピーク検索区間の時間に０．４を乗じた値よりも小さい場合、いびき発生と判定するいびき検出方法。
  2. 呼吸に伴って人体から発生する振動の波形と音響の波形とを検出し、
    該振動波形と該音響波形について所定のピーク検索区間のピーク発生時刻を検出し、
    該振動波形のピーク発生時刻の間隔と該音響波形のピーク発生時刻の間隔との差が該ピーク検索区間の時間に０．８を乗じた値よりも小さい場合、いびき発生と判定するいびき検出方法。
  3. 呼吸に伴って人体から発生する振動の波形と音響の波形とを検出し、
    該振動波形と該音響波形について所定のピーク検索区間のピーク発生時刻を検出し、
    時間的に連続して得られる該振動波形のピーク発生時刻と該音響波形のピーク発生時刻との差が該ピーク検索区間の時間に０．４を乗じた値よりも小さく、且つ、該振動波形のピーク発生時刻の間隔と該音響波形のピーク発生時刻の間隔との差が該ピーク検索区間の時間に０．８を乗じた値よりも小さい場合いびき発生と判定するいびき検出方法。
  4. 呼吸に伴って人体から発生する振動を検出する圧力センサー(２)と、呼吸に伴って人体から発生する音響を検出する音センサー(３)と、両センサー(２)(３)の出力信号に基づいていびきの発生を判定する判定回路とを具え、該判定回路は、所定のピーク検索区間の圧力センサー(２)の出力信号に発生する振動のピーク発生時刻と音センサー(３)の出力信号に発生する振動のピーク発生時刻とを検知するピーク検知手段と、該ピーク検知手段によって検知される時間的に連続して得られる該振動のピーク発生時刻と該音響のピーク発生時刻との差が該ピーク検索区間の時間に０．４を乗じた値よりも小さい場合、いびき発生と判断する判断手段とを具えていることを特徴とするいびき検出装置。
  5. 呼吸に伴って人体から発生する振動を検出する圧力センサー(２)と、呼吸に伴って人体から発生する音響を検出する音センサー(３)と、両センサー(２)(３)の出力信号に基づいていびきの発生を判定する判定回路とを具え、該判定回路は、所定のピーク検索区間の圧力センサー(２)の出力信号に発生する振動のピーク発生時刻と音センサー(３)の出力信号に発生する振動のピーク発生時刻とを検知するピーク検知手段と、該ピーク検知手段によって検知される該振動のピーク発生時刻の間隔と該音響のピーク発生時刻の間隔との差が該ピーク検索区間の時間に０．８を乗じた値よりも小さい場合、いびき発生と判断する判断手段とを具えていることを特徴とするいびき検出装置。
  6. 呼吸に伴って人体から発生する振動を検出する圧力センサー(２)と、呼吸に伴って人体から発生する音響を検出する音センサー(３)と、両センサー(２)(３)の出力信号に基づいていびきの発生を判定する判定回路とを具え、該判定回路は、所定のピーク検索区間の圧力センサー(２)の出力信号に発生する振動のピーク発生時刻と音センサー(３)の出力信号に発生する振動のピーク発生時刻とを検知するピーク検知手段と、該ピーク検知手段によって検知される時間的に連続して得られる該振動のピーク発生時刻と該音響のピーク発生時刻との差が該ピーク検索区間の時間に０．４を乗じた値よりも小さく、且つ、該振動のピーク発生時刻の間隔と該音響のピーク発生時刻の間隔との差が該ピーク検索区間の時間に０．８を乗じた値よりも小さい場合、いびき発生と判断する判断手段とを具えていることを特徴とするいびき検出装置。
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